El diseño de las válvulas mariposa presenta varios factores clave que determinan su idoneidad para determinadas aplicaciones.
¿Cuáles son los diferentes tipos de diseños de válvulas mariposa?
1. Diseños de Excentricidad de Válvulas Mariposa
Las excentricidades describen cómo se sitúan el vástago y el disco con respecto al asiento de la válvula y a la línea central del cuerpo. El número de excentricidades influye directamente en el rendimiento del sellado, el par, el desgaste y las condiciones de funcionamiento.
Válvulas Mariposa Concéntricas (Cero Excentricidad)
✅ El diseño más básico y más usado
Descripción del Diseño
- El vástado (eje) está centrado en la línea central de la tubería
- El disco es concéntrico con el asiento y el cuerpo
- El disco permanece en contacto continuo con el asiento durante la rotación.
Principio de Sellado
- Posición de asentamiento
- El cierre hermético se consigue comprimiendo el disco contra un asiento resiliente
Características Clave
- Interferencia continua entre el disco y el asiento
- Mayor fricción durante la apertura y el cierre
- El desgaste de los asientos se produce con el paso del tiempo debido al rozamiento
Aplicaciones Típicas
- Agua y aguas residuales
- Climatización
- Protección contra incendios
- Servicios públicos generales
Por Qué la Eligen los Clientes
- Menor costo
- Diseño simple y compacto
- Ideal para aplicaciones de baja presión y a temperatura ambiente.
Válvulas Mariposa de Doble Excentricidad (Alto Rendimiento)
✅ Mejora en rendimiento y durabilidad
Descripción del Diseño
- Primera excentricidad: el eje está desplazado hacia atrás con respecto a la línea central del disco
- Segunda excentricidad: el eje está desplazado con respecto a la línea central de la tubería
- Crea una acción de levas en la que el disco se separa del asiento en una fase temprana de la apertura
Principio de Sellado
- Posición de asentamiento con fricción reducida
- El disco solo entra en contacto con el asiento durante el último 5-7% del cierre
Características Clave
- Par de funcionamiento inferior al de los diseños concéntricos
- Menor desgaste de los asientos
- Ciclo de vida mejorado
- Puede incorporar asientos resistentes o metálicos
Aplicaciones Típicas
- Vapor
- Hidrocarburos
- Químicos
- Servicios de petróleo y gas
- Generación de energía eléctrica
Por Qué la Eligen los Clientes
- Mayor capacidad de resistencia a la presión y a la temperatura
- Mayor vida útil
- Cierre hermético bidireccional
Válvulas Mariposa de Triple Excentricidad (Triple Excéntrica)
✅ Diseño de válvula mariposa de máximo rendimiento
Descripción del Diseño
- Incluye las mismas primera y segunda excentricidades que los diseños de doble excentricidad
- Tercera excentricidad: una geometría de sellado cónica e inclinada maquinada en el eje del disco y del asiento
- El disco y el asiento se acoplan sin rozamiento durante el funcionamiento.
Principio de Sellado
- Torque de asentamiento
- El cierre hermético se produce mediante el efecto de cuña metal-metal, y no por la compresión del asiento
Características Clave
- Cero fricción entre el asiento y el sello durante la rotación
- Desgaste extremadamente bajo
- Ideal para aplicaciones de protección a prueba de fuego y de emergencia
- Permite un cierre hermético a temperaturas muy elevadas
Aplicaciones Típicas
- Servicio severo de petróleo y gas
- Gas natural licuado
- Refinería
- Centrales eléctricas
- Servicios de alta presión, alta temperatura y ciclos de trabajo
Por Qué la Eligen los Clientes
- Vida útil más larga
- A prueba de fuego y aptas para emisiones fugitivas
- Una auténtica alternativa a las válvulas de compuerta, de globo y esféricas
2. Tipos de Diseño de los Asientos de las Válvulas Mariposa
El material del asiento determina la compatibilidad química, los límites de temperatura y presión, la clase de fuga y el costo del ciclo de vida.
Válvulas Mariposa con Asiento Resiliente
✅ Las más comunes y rentables
Materiales del asiento
- EPDM
- NBR
- Buna-N
- FKM (Viton®)
Características de Sellado
- El elastómero blando garantiza un cierre hermético
- Ideal para aplicaciones de servicio limpio y de bajo número de ciclos
Limitaciones
- Temperatura limitada por elastómero
- No aptas para medios abrasivos o a altas temperaturas
Aplicaciones Típicas
- Sistemas de agua
- Climatización
- Irrigación
- Protección contra incendios
Con asiento de polímero (con revestimiento PTFE / TFM / plástico)
✅ Enfoque en la resistencia química
Materiales de los Asientos y los Revestimientos
- PTFE
- TFM
- UHMWPE
Características de Sellado
- Asiento blando con una compatibilidad química prácticamente universal
- Baja fricción y par bajo
Limitaciones
- Presión y temperatura limitados
- Fluencia bajo carga sostenida
Aplicaciones Típicas
- Químicos corrosivos
- Aplicaciones con ácidos y cloro
- Productos farmacéuticos y productos químicos especializados
Válvulas Mariposa con Asiento Metálico
✅ Servicio severo y altas temperaturas
Materiales del asiento
- Acero inoxidable
- Aleaciones de recubrimiento duro
- Anillos de sello de metal laminado
Características de Sellado
- Cero elastómeros
- Diseñadas para soportar temperaturas y presiones extremas
- Se utilizan habitualmente en diseños de doble y triple excentricidad
Limitaciones
- Mayor costo
- Torque de asentamiento (el dimensionamiento del accionamiento cobra especial importancia)
Aplicaciones Típicas
- Vapor
- Procesamiento de hidrocarburo
- Calentadores de leña
- Generación de energía eléctrica
- Instalaciones a prueba de fuego
Resumen de la Tabla Comparativa
| Característica | Concéntrica | Doble Excentricidad | Triple excentricidad |
|---|---|---|---|
| Excentricidad del Eje | 0 | 2 | 3 |
| Tipo de Sello | Postura de asentamiento | Postura de Asentamiento, Interferencia Reducida | Torque de asentamiento |
| Opciones de asiento | Resiliente | Resiliente / Metal | Metal |
| Desgaste del Asiento | Mayor | Moderado | Mínimo |
| Rango de Temperaturas | Baja | Media-alta | Muy alta |
| Fuga Típica | Cierre hermético | Cierre hermético | Cierre hermético (metal) |
El Desafío
Fallos prematuros en los sistemas de servicios públicos y de HVAC
En aplicaciones estándar de baja presión (hasta 250 PSI), muchas válvulas mariposa sufren fugas del fluido de la tubería que corroen el cuerpo o el vástago de la válvula. Además, el contacto constante entre el disco y el asiento a lo largo del ciclo de 90 grados suele provocar una fricción excesiva, lo que hace que el asiento elastomérico blando se desgaste prematuramente.
La Solución Bray: Encapsulamiento Total de Fluidos Serie 30/31
Las series Bray 30 (Wafer) y 31 (Lug) resuelven estas vulnerabilidades gracias a un diseño del eje pasante de una sola pieza de alta resistencia y a un asiento exclusivo de "lengüeta y ranura". Esta arquitectura crea un sello primario y otro secundario que aíslan por completo el cuerpo y el vástago de la válvula del fluido de la tubería. Gracias a su cierre hermético bidireccional y a una amplia gama de elastómeros compatibles con diversos fluidos, la serie 30/31 garantiza la ausencia total de fugas externas y una reducción significativa de los costos de mantenimiento en las redes municipales de agua, aguas residuales y sistemas HVAC.
Soluciones de Alto Rendimiento: Precisión para Ciclos Industriales
Degradación de los Asientos Provocada por la Fricción a Alta Presión
Los procesos industriales en plantas químicas y centrales eléctricas suelen funcionar a según la clase ANSI 600 (1,440 PSI). A estas presiones, el rozamiento continuo en el asiento que se produce en las válvulas estándar provoca un rápido deterioro del sello y un par de funcionamiento inaceptablemente elevado, lo que obliga a realizar intervalos de mantenimiento frecuentes y costosos.
La Solución Bray: Rendimiento de Doble Excentricidad McCannalok®
La Válvula Mariposa de Alto Rendimiento Bray McCannalok hace frente al desgaste provocado por la alta presión gracias a su diseño patentado de vástago y disco de doble excentricidad. Al desplazar el eje, la McCannalok genera un efecto de "leva" que aleja el disco del asiento inmediatamente tras la apertura. Esto limita el contacto únicamente a los últimos grados de cierre, lo que reduce drásticamente el par y prolonga la vida útil del asiento más allá de 100,000 ciclos. Gracias a su sello bidireccional asistido por presión, la McCannalok es el referente del sector en cuanto a fiabilidad y rendimiento en alto ciclaje en aplicaciones con vapor y productos químicos corrosivos.
Soluciones para Condiciones de Servicio Severo: Seguridad en Entornos Extremos
Deformación del Sello en Condiciones Extremas de Temperatura y Presión
Los sistemas de misión crítica —como las plataformas petrolíferas marinas y las refinerías petroquímicas— se enfrentan a temperaturas que oscilan entre los -320 °F y los 1,500 °F. En estas condiciones extremas, los sellos "posicionales" tradicionales pueden fundirse, deformarse o presentar fallos por completo, lo que puede provocar explosiones catastróficas del sistema y riesgos para la seguridad.
La Solución Bray: Tecnología Tri Lok® Triple Excéntrica y Torque de Asentamiento
Para entornos en los que los fallos no son una opción, la Válvula Triple Excéntrica Bray Tri Lok ofrece un sistema de sello metal-metal sin fricción. Su avanzada geometría elíptica cónica permite que el anillo de retención se acople al asiento sin interferencias hasta el momento exacto del cierre. A diferencia de las válvulas estándar, Tri Lok cuenta con un "torque de asentamiento" que utiliza la fuerza mecánica para lograr cero fugas. Diseñada para un aislamiento crítico, Tri Lok cuenta con una conexión estriada entre el disco y el eje que no se ve afectada por la dilatación térmica, lo que garantiza la seguridad bidireccional en las aplicaciones de refinería y servicios criogénicos más exigentes.
La Ciencia de la Selección de Material
Elegir el compuesto adecuado para el asiento es un paso imprescindible. Si no se ajusta correctamente, esto provoca una hinchazón prematura, la degradación química o el fallo total de la válvula.
EPDM: altamente resistente a compuestos polares como el agua, el vapor, la lejía y las soluciones alcalinas. Sin embargo, el EPDM es incompatible con los hidrocarburos y perderá su efectividad si se utiliza con aceites derivados del petróleo.
BUNA-N (nitrilo): un excelente elastómero de uso general que ofrece una gran resistencia a los fluidos derivados del petróleo, los aceites, los combustibles y las grasas. Es muy sensible al calor extremo y ofrece poca resistencia al ozono.
PTFE (teflón): conocido por su excepcional resistencia química, prácticamente universal, y por sus propiedades de baja fricción, lo que lo convierte en un material ideal para procesos químicos corrosivos y aplicaciones sanitarias.
Preguntas frecuentes
-
¿Cuál es la diferencia entre las válvulas mariposa de doble excentricidad y las triple excéntrica?
Una válvula de doble excentricidad utiliza un diseño de eje con doble excentricidad que genera un efecto de leva para reducir la fricción en el asiento, pero sigue dependiendo de la compresión posicional para lograr el sellado. Una válvula triple excéntrica incorpora una geometría de asiento cónica inclinada, lo que elimina por completo la fricción y crea un sello metal-metal por torque de asentamiento, capaz de soportar temperaturas (hasta 1,500 °F) y presiones extremas.
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¿Cuándo debo utilizar una válvula mariposa con asiento resiliente?
Las válvulas mariposa con asiento resiliente son la opción más rentable y óptima para aplicaciones a baja presión (por debajo de 250 PSI) y a temperatura ambiente, con manipulación de fluidos limpios y no agresivos. Entre los casos de uso más habituales se encuentran el suministro municipal de agua, los servicios industriales estándar y los sistemas HVAC.
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¿Por qué los asientos de EPDM no son adecuados para aplicaciones con petróleo?
Aunque el EPDM es excepcionalmente resistente al calor, al agua, a los ácidos y a los compuestos polares, no es químicamente compatible con los hidrocarburos. La exposición de un asiento de EPDM a aceites derivados del petróleo, diésel o disolventes provocará que el material se degrade rápidamente y deje de funcionar. El BUNA-N (nitrilo) es el material adecuado para los asientos en aplicaciones relacionadas con el petróleo.
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¿Cuáles son las aplicaciones más habituales de las válvulas mariposa?
Las válvulas mariposa pueden ser un excelente dispositivo de aislamiento o de control básico para los sectores del agua y aguas residuales, sistemas HVAC, el procesamiento de productos químicos, el petróleo y el gas, la energía, la minería, los centros de datos y la industria de los semiconductores, por citar solo algunos.
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¿Las válvulas mariposa son bidireccionales?
Sí, la mayoría de los diseños de válvulas mariposa son bidireccionales. En algunos diseños puede haber una dirección de flujo preferida, pero, en general, pueden aislar el flujo procedente de cualquiera de las dos direcciones.
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¿Cómo elijo el tamaño de mi válvula mariposa?
En general, a efectos de aislamiento, la válvula debe tener el mismo diámetro que la tubería en la que se instalará, que suele expresarse en pulgadas, milímetros, NPS (tamaño neto de tubería) y DN (diámetro nominal). A la hora de seleccionar un producto, se debe tener en cuenta su Cv para asegurarse de que el flujo a través de la tubería sea suficiente y de que no limite el flujo del proceso. Para dimensionar una válvula de control, utilice un programa de dimensionamiento para asegurarse de que el producto ofrezca el mejor rango para las necesidades de su aplicación.
Certificación y confiabilidad
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Los paquetes de válvulas de control de Bray se adaptan a las condiciones de su proceso para garantizar la seguridad, la confiabilidad y el rendimiento para los productores que enfrentan demandas de productividad cada vez mayores. Cada paquete de válvula de control se evalúa completamente y el rendimiento se prueba según IEC 60534-2-1 para dimensionamiento, IEC 60534-8-3 e IEC 60534-8-4 para cálculos de ruido antes del envío para garantizar una instalación, puesta en marcha y operación fáciles y sin problemas. En Bray, nos enorgullecemos de elaborar productos de calidad para todas las necesidades de su industria, nuestro impulso y dedicación a la satisfacción del cliente es lo que ha hecho de Bray International uno de los fabricantes de válvulas más innovadores del mundo.
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